項(xiàng)目名稱： 中國(guó)濕地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體（CH4和N2O）排放規(guī)律研究

推薦單位： 中國(guó)科學(xué)院

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 本項(xiàng)目屬全球變化研究領(lǐng)域。針對(duì)國(guó)際上對(duì)我國(guó)稻田CH4排放造成的溫室效應(yīng)的嚴(yán)重關(guān)注，為科學(xué)地評(píng)估我國(guó)水稻生產(chǎn)對(duì)全球變化的影響，為國(guó)家環(huán)境外交談判提供科學(xué)依據(jù)，系統(tǒng)地研究了我國(guó)人工濕地（稻田）和自然濕地生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O排放規(guī)律。

發(fā)現(xiàn)冬季土壤水分是控制我國(guó)稻田CH4排放量時(shí)間和空間變化的關(guān)鍵因素，從理論上明確了冬灌田是一類CH4排放量最高的稻田，闡明了過去對(duì)我國(guó)稻田CH4排放量作出過高估算的原因，對(duì)我國(guó)稻田CH4排放量作出了合理的估算。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）2006年版《國(guó)家溫室氣體排放清單編制指南》據(jù)此作出了重大修改，IPCC第四次評(píng)估報(bào)告大量采納了本項(xiàng)目提出并經(jīng)過驗(yàn)證的稻田CH4減排措施。明確了稻田長(zhǎng)期施用銨態(tài)氮肥而仍能保持氧化內(nèi)源CH4能力的機(jī)理，國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)為這是銨態(tài)氮與CH4排放關(guān)系研究中的最新進(jìn)展。揭示了光合作用對(duì)自然濕地CH4排放量晝夜變化的驅(qū)動(dòng)作用，發(fā)現(xiàn)溫度、靜水層深度和植物密度是分別在區(qū)域間、植被類型間和同一植被類型內(nèi)控制CH4排放量空間變化的主導(dǎo)因素。對(duì)我國(guó)自然濕地CH4排放量的估算結(jié)果成為國(guó)際上評(píng)估我國(guó)自然濕地CH4排放量的重要依據(jù)。

證明稻田也是重要的N2O排放源，但排放系數(shù)小于旱地，改變了國(guó)際上稻田排放N2O可忽略不計(jì)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。明確水分和耕作制度是控制稻田N2O排放量的關(guān)鍵因素，闡明了N2O排放途徑和主要排放階段，估算出了我國(guó)稻田N2O排放總量，為IPCC建立稻田和旱地N2O排放量分別估算的編制指南作出了重要貢獻(xiàn)。在國(guó)際刊物上首次報(bào)道稻田CH4和N2O排放之間存在相互消長(zhǎng)關(guān)系，促使國(guó)際上形成了必須綜合評(píng)估稻田生態(tài)系統(tǒng)溫室效應(yīng)的共識(shí)。

本項(xiàng)目發(fā)表SCI收錄論文62篇，CSCD收錄論文70，被SCI收錄論文引用634次，其中他引444次；被CSCD收錄論文引用653次，其中他引544次。10篇代表性論文被SCI收錄論文他引162次。2人獲得國(guó)家杰出青年基金資助，培養(yǎng)的博士中2人獲全國(guó)百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 1、核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1）發(fā)現(xiàn)冬季土壤水分是在全國(guó)尺度上控制我國(guó)稻田CH4排放量時(shí)間和空間變化的關(guān)鍵因素，隨著冬季土壤水分含量的增加，水稻生長(zhǎng)季CH4排放量增大，從理論上闡明了冬季淹水稻田是CH4排放量最高的一類稻田（土壤化學(xué)，代表性論文1、8）；

2）首次用田間測(cè)定數(shù)據(jù)證明稻田CH4和N2O排放存在相互消長(zhǎng)關(guān)系，為形成評(píng)估稻田溫室效應(yīng)必須綜合考慮CH4和N2O排放的共識(shí)提供了科學(xué)依據(jù)（土壤化學(xué)，代表性論文2、7）；

3）證明稻田也是大氣N2O的重要排放源，但排放系數(shù)小于旱地，改變了國(guó)際上稻田基本不排放N2O的觀點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)稻田N2O排放量與氮肥施用量無必然聯(lián)系，而與水分管理和耕作制度有密切關(guān)系（生物地球化學(xué)，代表性論文3、4）；

4）揭示了我國(guó)自然濕地CH4排放的時(shí)間和空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)靜水層深度和生物密度分別是決定不同植被類型和同一植被類型內(nèi)CH4排放量空間變化的關(guān)鍵因素，從而為建立我國(guó)濕地CH4排放量的科學(xué)評(píng)估方法提供了重要科學(xué)依據(jù)（土壤化學(xué)，代表性論文6、10）。

2、其他重要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1）發(fā)現(xiàn)銨態(tài)氮對(duì)稻田土壤氧化CH4具有抑制和促進(jìn)雙重作用（生物地球化學(xué)，土壤生物學(xué)，其它重要論文1、2）；

2）發(fā)現(xiàn)稻田淹水層控制稻田N2O排放途徑。在有水層時(shí)，N2O主要通過水稻植株排放；無水層時(shí)主要通過擴(kuò)散排放（生物地球化學(xué)，代表性論文5）；

3）發(fā)現(xiàn)濕地開墾為旱地后，容重增加，透氣性下降是導(dǎo)致氧化大氣CH4能力下降的主要因素，銨態(tài)氮肥的施用是次要因素，改變了銨態(tài)氮肥施用是導(dǎo)致農(nóng)田氧化大氣CH4能力下降的主要因素的觀點(diǎn)（土壤化學(xué)，代表性論文9）。

主要完成人： 蔡祖聰

主持全面研究工作，提出項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)。核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2和主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1的直接貢獻(xiàn)者，代表性論文1、2、7、8的第一和責(zé)任作者。工作量占80%以上。

邢光熹

主持稻田生態(tài)系統(tǒng)N2O排放研究，是稻田生態(tài)系統(tǒng)是重要的N2O排放源，但排放系數(shù)小于旱地（核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3）的直接貢獻(xiàn)者，代表性論文3的第一作者。工作量占60%以上。

徐華

負(fù)責(zé)田間觀察研究和CH4、N2O測(cè)定，核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1和2主要貢獻(xiàn)者，代表性論文4的第一和責(zé)任作者，完成冬季土壤水分影響水稻生長(zhǎng)期CH4排放的盆栽和培養(yǎng)試驗(yàn)；發(fā)現(xiàn)水分管理對(duì)稻田N2O排放的決定性影響；提出旱季秸稈還田減少CH4排放量的技術(shù)措施。工作量占100%。

顏曉元

核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、3的主要貢獻(xiàn)者，主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2的直接貢獻(xiàn)者，代表性論文5的第一和責(zé)任作者。闡明水稻土CH4氧化的主要影響因素，并建立模型；闡明稻田N2O排放的主要途徑，發(fā)現(xiàn)水稻植株作為N2O排放通道的作用取決于稻田有無淹水層；估算稻田CH4排放量。工作量占80%以上。

丁維新

核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4和主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3的直接貢獻(xiàn)者，代表性論文6、9、10的第一作者和責(zé)任人。發(fā)現(xiàn)自然濕地CH4排放規(guī)律，明確不同尺度下控制CH4排放的關(guān)鍵因素不同；揭示自然濕地CH4排放晝夜變化和季節(jié)變化規(guī)律及其主要驅(qū)動(dòng)因素；闡明自然濕地開墾后土壤氧化大氣CH4能力下降的原因；估算全國(guó)自然濕地CH4排放量。工作量為100%